(57)【要約】【課題】放射線の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積することにより放射線画像を記録する放射線画像検出器であって、多数のエレメント（線状電極）によって放射線画像を読み出す放射線画像検出器において、ピンホールを生じることなく上記エレメント上に正孔注入阻止層や結晶化防止層を形成する。【解決手段】エレメント１９ａおよびサブエレメント１９ｂを順テーパ形状で形成する。【選択図】図１
2007324470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の電極層と、該第１の電極層を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する記録用光導電層と、該記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部と、読取光の照射を受けて電荷を発生する読取用光導電層と、前記蓄電部に蓄積された電荷を読み出すための線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層された放射線画像検出器において、
前記線状電極が順テーパ形状で形成されているとともに、
該線状電極上に、前記読取用光導電層への電荷の注入を阻止する電荷注入阻止層が設けられていることを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項２】
前記電荷注入阻止層上にさらに前記読取用光導電層の結晶化を防止する結晶化防止層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
【請求項３】
前記電荷注入阻止層が、互いに異なる種類材料からなる層の組み合わせを複数積層したものであることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出器。
【請求項４】
前記電荷注入阻止層の厚さが２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の放射線画像検出器。
【請求項５】
前記線状電極のテーパ角が２０度以上８０度以下であることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の放射線画像検出器。
【請求項６】
放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する電極層と、該電極層を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、該光導電層において発生した電荷に応じた信号電荷を収集する電荷収集電極と該電荷収集電極に蓄積された信号電荷を読み出すためのスイッチ素子とからなる画素部が２次元上に多数配列された電荷検出層とがこの順に積層された放射線画像検出器において、
前記電荷収集電極が順テーパ形状で形成されているとともに、
該電荷収集電極上に、前記光導電層への電荷の注入を阻止する電荷注入阻止層が設けられていることを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項７】
前記電荷注入阻止層上にさらに前記光導電層の結晶化を防止する結晶化防止層が設けられていることを特徴とする請求項６記載の放射線画像検出器。
【請求項８】
前記電荷注入阻止層の厚さが２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６または７記載の放射線画像検出器。
【請求項９】
前記電荷収集電極のテーパ角が２０度以上８０度以下であることを特徴とする請求項６から８いずれか１項記載の放射線画像検出器。
【請求項１０】
前記電荷収集電極と前記スイッチ素子とを接続するコンタクトホールが逆テーパ形状で形成されていることを特徴とする請求項６から９いずれか１項記載の放射線画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線の照射を受けて電荷を発生し、その電荷を蓄積することにより放射線画像を記録する放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、医療用Ｘ線撮影において、被験者の受ける被爆線量の減少、診断性能の向上などのために、Ｘ線に感応する光導電体（例えばセレンを用いたものなど）を用いた放射線画像検出器を使用して、Ｘ線によりその放射線画像検出器に静電潜像を記録し、その後、該静電潜像を読み取るシステムが開示されている。
【０００３】
たとえば、特許文献１においては、SnO2からなり、記録光としての放射線に対して透過性を有する記録光側電極層と、a-Seを主成分とする５０〜１０００μｍ厚の記録用光導電層と、有機物あるいは塩素を１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅなどからなり記録用光導電層で発生した潜像極性電荷を蓄積する蓄電部を前記記録用光導電層との界面に形成するための電荷輸送層と、a-Seを主成分とする読取用光導電層と、読取光に対して透過性を有する読取光側電極層とをこの順に配してなる放射線画像検出器が提案されている。
【０００４】
そして、特許文献１においては、読取光側電極層の電極を画素ピッチで分割されたストライプ電極とすることが提案されている。そして、医療用Ｘ線撮影において高い鮮鋭度を維持しつつ高Ｓ／Ｎを可能ならしめるものとするため、上記画素ピッチは５０〜２００μとする必要がある。
【０００５】
一方、特許文献１においては、読取光側電極層と読取用光導電層との間にCeO2などの無機物からなる５０ｎｍ程度の正孔注入阻止層を設けることにより、読取光側電極層に帯電した正電荷の直接注入によるＳ／Ｎ劣化を防止することが提案されている。ただし、正孔注入阻止層が厚いと電子の輸送を阻害し、残像を発生させるため画像上問題となる。したがって、正孔注入阻止層は、１０ｎｍから１００ｎｍ好ましくは１０ｎｍから５０ｎｍ、さらに好ましくは１０ｎｍから３０ｎｍの厚さで形成される。
【０００６】
また、読取用光導電層を形成する際、高温度で成膜するほど電子や正孔の輸送性が高まるが、結晶化を引き起こすという問題点がある。したがって、読取光側電極層と読取用光導電層との間にSeにAsを含有させた結晶化防止層を形成する必要がある。ただし、この膜も厚いと電子トラップとなり、残像を引き起こすという問題点があり、好ましくは、３０ｎｍから１００ｎｍ，さらに好ましくは３０ｎｍから５０ｎｍの厚さで形成される。
【０００７】
すなわち、正孔注入阻止層や結晶化防止層は十分に薄い厚さで形成する必要がある。
【０００８】
【特許文献１】特願平１０-２３２８２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記のような細かい画素ピッチで形成されたストライプ電極上に、薄い正孔注入阻止層や結晶化防止層を形成すると、ピンホールができやすく画像欠陥を生じるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、上記のようなピンホールを生じることなく正孔注入阻止層や結晶化防止層を形成することができる放射線画像検出器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の放射線画像検出器は、放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する第１の電極層と、第１の電極層を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する記録用光導電層と、記録用光導電層において発生した電荷を蓄積する蓄電部と、読取光の照射を受けて電荷を発生する読取用光導電層と、蓄電部に蓄積された電荷を読み出すための線状電極が多数配列された第２の電極層とがこの順に積層された放射線画像検出器において、線状電極が順テーパ形状で形成されているとともに、線状電極上に、読取用光導電層への電荷の注入を阻止する電荷注入阻止層が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記本発明の第１の放射線画像検出器においては、電荷注入阻止層上にさらに読取用光導電層の結晶化を防止する結晶化防止層を設けるようにすることができる。
【００１３】
また、電荷注入阻止層を、互いに異なる種類材料からなる層の組み合わせを複数積層したものとすることができる。
【００１４】
また、電荷注入阻止層の厚さを２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることができる。
【００１５】
また、線状電極のテーパ角を２０度以上８０度以下とすることができる。
【００１６】
ここで、上記「線状電極のテーパ角」とは、線状電極が形成される面と線状電極の長さ方向に延びる側端面とがなす角のことをいう。
【００１７】
本発明の第２の放射線画像検出器は、放射線画像を担持した記録用の電磁波を透過する電極層と、電極層を透過した記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する光導電層と、光導電層において発生した電荷に応じた信号電荷を収集する電荷収集電極と電荷収集電極に蓄積された信号電荷を読み出すためのスイッチ素子とからなる画素部が２次元上に多数配列された電荷検出層とがこの順に積層された放射線画像検出器において、電荷収集電極が順テーパ形状で形成されているとともに、電荷収集電極上に、光導電層への電荷の注入を阻止する電荷注入阻止層が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
また、上記本発明の第２の放射線画像検出器においては、電荷注入阻止層上にさらに光導電層の結晶化を防止する結晶化防止層を設けるようにすることができる。
【００１９】
また、電荷注入阻止層の厚さを２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることができる。
【００２０】
また、電荷収集電極のテーパ角を２０度以上８０度以下とすることができる。
【００２１】
ここで、上記「電荷収集電極のテーパ角」とは、電荷収集電極が形成される面と電荷収集電極の側端面とがなす角のことをいう。
【００２２】
また、電荷収集電極とスイッチ素子とを接続するコンタクトホールを逆テーパ形状で形成するようにすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の放射線画像検出器によれば、線状電極を順テーパ形状で形成するようにしたので、ピンホールを生じることなく、電荷注入阻止層を線状電極上に薄く形成することができ、ピンホールによる画像欠陥や残像による画像ムラを低減することができる。
【００２４】
本発明の第２の放射線画像検出器によれば、電荷収集電極を順テーパ形状で形成するようにしたので、ピンホールを生じることなく、電荷注入阻止層を電荷収集電極上に薄く形成することができ、ピンホールによる画像欠陥や残像による画像ムラを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の放射線画像検出器の概略構成を示す図であり、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）はＸＺ断面図、図１（Ｃ）はＸＹ断面図である。
【００２６】
本発明の第１の実施形態の放射線固体検出器１０は、被写体を透過したＸ線などの放射線画像を担持する記録光に対して透過性を有する第１の電極層１１、第１の電極層１１を透過した記録光の照射を受けることにより電荷対を発生し導電性を呈する記録用光導電層１４、読取光の照射を受けることにより電荷対を発生して導電性を呈する読取用光導電層１６、エレメント１９ａとサブエレメント１９ｂと遮光膜１９ｃと絶縁層１９ｄとからなる第２の電極層１９、および読取光に対して透過性を有する支持体２０をこの順に配してなるものである。そして、記録用光導電層１４と読取用光導電層１６との界面に、記録用光導電層１４内で発生した放射線画像を担持する潜像極性電荷を蓄積する２次元状に分布した蓄電部１５が形成される。
【００２７】
この放射線画像検出器１０の大きさ（面積）は、例えば２０×２０ｃｍ以上、特に胸部Ｘ線撮影用の場合には有効サイズ４３×４３ｃｍ程度とする。高電圧化印加時の透明線状電極１９ａと１９ｂからの正孔注入を抑制する正孔注入阻止層１８と第１の電極層１１からの電子注入を抑制する電子注入阻止層１２とを有している。
【００２８】
さらに、電子注入阻止層１２と記録用光導電層１４との間に記録用光導電層の結晶化を抑制する結晶化防止層１３と、正孔注入阻止層１８と読取用光導電層１６との間に読取用光導電層１６の結晶化を抑制する結晶化防止層１７とを有している。
【００２９】
正孔注入阻止層１８としては、代表的なものはCeO2、CdO,B2O3、S2O3、ZrO2、ThO2、Fe2O3、Cr2O3、CoO、Co2O3、Pr2O3、Te2O3、ReO3、MgO、WO3、PbCrO4、Nb2O3、Ta2O3、Ta2O5、Bi2O3、V2O5、Y2O3、HfO2、La2O3、GeO2、NiO、Cu2O、MnO、Mo2O3、Al2CoO4、ZeSe、ZnS等がある。これらは、単層のみならず多層に積層するのが正孔阻止能力の強化するためには（暗電流を低減するためには）さらに好ましい。
【００３０】
また、正孔注入阻止層１８の厚さとしては、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００３１】
また、正孔注入阻止層１８は、互いに異なる種類材料からなる層の組み合わせを複数積層したものとしてもよい。具体的には、たとえば、図２に示すように、CeO2層１８ａとGeO2層１８ｂとからなる組み合わせを複数積層したものとしてもよい。
【００３２】
電子注入阻止層１２は、Sb2S3や有機物系の化合物等がある。電子注入阻止層１２も単層のみならず多層に積層してもよい。
【００３３】
結晶化防止層１３，１７としては、結晶化温度の高いSe-As系化合物を用いるのが最適である。
【００３４】
支持体２０としては、読取光に対して透明なガラス基板などを用いることができる。また、読取光に対して透明であることに加えて、その熱膨張率が読取用光導電層１６の物質の熱膨張率と比較的近い物質を使用するとより望ましい。例えば、読取用光導電層１６としてa-Se（アモルファスセレン）を使用する場合であれば、Seの熱膨張率が３．６８×１０−５／Ｋ＠４０℃ であることを考慮して、熱膨張率が１．０〜１０．０×１０−５／Ｋ＠４０℃、より好ましくは、４．０〜８．０×１Ｏ−５／Ｋ＠４０℃である物質を使用する。熱膨張率がこの範囲の物質としては、ポリカーボネートやポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの有機ポリマー材料を使用することができる。これによって、基板としての支持体１０と読取用光導電層１６（Se膜）との熱膨張のマッチングがとれ、特別な環境下、例えば寒冷気候条件下での船舶輸送中などにおいて、大きな温度サイクルを受けても、支持体２０と読取用光導電層１６との界面で熱ストレスが生じ、両者が物理的に剥離する、読取用光導電層１６が破れる、あるいは支持体２０が割れるなど、熱膨張差による破壊の問題が生じることがない。さらに、ガラス基板に比べて有機ポリマー材料は衝撃に強いというメリットがある。
【００３５】
記録用光導電層１４の物質としては、a-Se（アモルファスセレン）を主成分とする光導電性物質が適当である。読取用光導電層１６の物質としては、例えば第１の電極層１１に帯電される負電荷の移動度と、その逆極性となる正電荷の移動度の差が大きいClを１０〜２００ｐｐｍドープしたa-Seや、Se-Te，Se−As−Te，Se−Asなどのうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。
【００３６】
記録用光導電層１４の厚さは、記録用の電磁波を十分に吸収できるようにするには、５０μｍ以上１０００μｍ以下であるのが好ましい。また、読取用光導電層１６の厚さは記録用光導電層１４の厚さの１／２以下であることが望ましく、また薄ければ薄いほど読取時の応答性が向上するので、例えば１／１０以下、さらには１／１００以下などにするのが好ましい。
【００３７】
なお、上記各層の材料は、第１の電極層１１に負電荷を、第２の電極層１９の透明線状電極１９ａ，１９ｂに正電荷を帯電させて、記録用光導電層１４と読取用光導電層１６との界面に形成される蓄電部１５に潜像極性電荷としての負電荷を蓄積せしめるとともに、読取用光導電層１６を、潜像極性電荷としての負電荷の移動度よりも、その逆極性となる輸送極性電荷としての正電荷の移動度の方が大きい、いわゆる正孔輸送層として機能させるものとして好適なものの一例であるが、これらは、それぞれが逆極性の電荷であっても良く、このように極性を逆転させる際には、正孔の輸送層として機能する読取用光導電層を電子輸送層として機能する読取用光導電層に変更するなどの若干の変更を行なうだけでよい。
【００３８】
また、読取用光導電層１６をa-Seを主成分とする層とし、蓄電部１５としてAs2Se3層を設けるようにしてもよい。
【００３９】
また、上記放射線画像検出器１０では、蓄電部１５を記録用光導電層１４と読取用光導電層１６との界面に形成していたが、これに限らず、例えば米国特許第4535468号に記載のように、潜像極性電荷をトラップとして蓄積するトラップ層により蓄電部を形成してもよい。
【００４０】
第１の電極層１１およびエレメント１９ａとしては、それぞれ記録光あるいは読取光に対して透過性を有するものであればよく、例えば可視光に対して透過性を持たせる場合には、光透過性金属薄膜として周知のSnO2、ITO（Indium Tin Oxide）、IZO（Indium Zinc Oxide ）あるいはエッチングのし易いアモルファス状光透過性酸化金属であるIDIXO（Idemitsu Indium X-metal Oxide ；出光興産（株））などの酸化金属を５０〜２００ｎｍ厚程度、好ましくは１００ｎｍ以上にして用いることができる。
【００４１】
また、記録光としてＸ線を使用し、第１の電極層１１側から該Ｘ線を照射して放射線画像を記録する場合には、第１の電極層１１としては可視光に対する透過性が不要であるから、該第１の電極層１１は、例えば１００ｎｍ厚のAlやAuなどの純金属を用いて形成するようにしてもよい。
【００４２】
第２の電極層１９のエレメント１９ａは、画素ピッチでストライプ状に配列されてなるストライプ電極である。画素ピッチとしては、医療用Ｘ線撮影において高い鮮鋭度を維持しつつ高Ｓ／Ｎを可能ならしめるために、５０〜２５０μｍ程度にする。またこの画素ピッチの範囲内で、第１の透明線状電極１９ａの幅を１０〜２００μｍ程度とする。
【００４３】
ここで、第２の電極層１９の電極をストイプ電極とする目的は、ストラクチャノイズの補正を簡便にしたり、容量を低減することにより画像のＳ／Ｎを向上させたり、並列読取り（主に主走査方向）を行なって読出時間の短縮を図るなどである。
【００４４】
また、第２の電極層１９内には、記録用光導電層１４と読取用光導電層１６との略界面に形成される蓄電部１５に蓄積された潜像極性電荷の量に応じたレベルの電気信号を出力させるための導電部材であるサブエレメント１９ｂが設けられている。このサブエレメント１９ｂは、ストライプ状に配列されたものであって、サブエレメント１９ｂとエレメント１９ａとが交互に平行に配置されるように配列されている。
【００４５】
各サブエレメント１９ｂを形成する電極材の材質と厚みとしては、上述の光透過性金属薄膜を用いることが好ましい。この場合は、1回のリソグラフィー工程で、エレメント１９ａとサブエレメント１９ｂのパターニングを同時に形成できる。この場合は、支持体１０上の各サブエレメント１９ｂに対応する部分に、読取光のサブエレメント１９ｂへの照射強度が読取光のエレメント１９ａへの照射強度よりも小さくなるように光透過性の劣る部材からなる遮光膜１９を設け、読取光に対する透過率Ｐｃを１０％以下にする、すなわち遮光性を持たせることができ、サブエレメント１９ｂに対応する読取用光導電層１６内では、信号取出しのための電荷対を発生させないようにすることができる。
【００４６】
また、上記のような遮光膜１９ｃを設けることなく、各サブエレメント１９ｂを１００ｎｍ厚のアルミニウム、１００ｎｍ厚のモリブデン、１００ｎｍ厚のクロムなどから形成するようにしてもよい。これらを使用することにより、読取光に対する透過率Ｐｃを１０％以下にする、すなわち遮光性を持たせることができ、サブエレメント１９ｂに対応する読取用光導電層１６内では、信号取出しのための電荷対を発生させないようにすることができる。
【００４７】
そして、上記エレメント１９ａおよびサブエレメント１９ｂは、その上に１００ｎｍ以下の薄膜の正孔注入阻止層１８を形成し、そのカバレッジを完全なものとするため、順テーパ形状で形成される。
【００４８】
エレメント１９ａおよびサブエレメント１９ｂのテーパ角としては２０°以上８０°以下が好ましく、より好ましくは３０°以上７０°以下である。テーパ角として上記のような角度が好ましいのは、テーパ角が大きすぎると、蒸着により均一に正孔注入阻止層１８を形成できなくなり、テーパ角が小さすぎると、リソグラフィーでパターン化する場合のパターン幅の揺らぎが生じ、歩留まりが悪化するという欠点があるからである。
【００４９】
さらに、結晶化防止層１７を形成する場合にも、カバレッジが完全にできずピンホールができた場合は、読取用光導電層１６において結晶化が生じ、暗電流が増大するという欠点を生じる。したがって、エレメント１９ａおよびエレメント１９ｂは、上記のように順テーパ形状で形成する必要がある。
【００５０】
エレメント１９ａおよびサブエレメント１９ｂのテ―パ角は、エッチング液の希釈濃度を変えることにより制御できる。エレメント１９ａおよびサブエレメント１９ｂを、例えば、ＩＺＯやＩＴＯで形成する場合には、エッチングに用いられる塩酸を水で希釈することによりテーパ角を制御することができる。
【００５１】
また、各エレメント１９ａと各サブエレメント１９ｂとは電気的に絶縁されるように所定の距離が保たれている。
【００５２】
なお、放射線画像検出器１０においては、サブエレメント１９ｂの幅Ｗｃをエレメント１９ａの幅Ｗｂよりも広くすると共に、エレメント１９ａの読取光に対する透過率Ｐｂ、サブエレメント１９ｂの読取光に対する透過率Ｐｃが、条件式（Ｗｂ×Ｐｂ）／（Ｗｃ×Ｐｃ）≧５を満足するように設定することが望ましい。この場合、サブエレメント１９ｂの幅Ｗｃをエレメント１９ａの幅Ｗｂよりも広くしたことに合わせて、静電潜像の記録時には、エレメント１９ａとサブエレメント１９ｂとを接続し、サブエレメント１９ｂを電界分布の形成に積極的に利用するようにする。このようにエレメント１９ａとサブエレメント１９ｂとを接続して記録を行うと、潜像極性電荷は、エレメント１９ａに対応する位置だけでなく、サブエレメント１９ｂに対応する位置にも蓄積され、読取時にエレメント１９ａを通して読取用光導電層１６に読取光が照射されると、エレメント１９ａを挟む２本のサブエレメント１９ｂの上空部分の潜像極性電荷が２本のサブエレメント１９ｂを介して順次読み出される。したがって、この場合、エレメント１９ａに対応する位置が画素中心となり、このエレメント１９ａを挟む両側のサブエレメント１９ｂの各半分までが、エレメント１９ａ、サブエレメント１９ｂの並び方向の１画素となる。
【００５３】
また、エレメント１９ａおよびサブエレメント１９ｂよりも良導電性の導電部材をバスラインとして、各エレメント１９ａ毎およびサブエレメント１９ｂ毎に、その長さ方向に延設することが望ましい。
【００５４】
遮光膜１９ｃの部材としては、必ずしも絶縁性を有しているものでなくてもよく、遮光膜１９ｃの比抵抗が２×１０−６Ω・ｃｍ以上（さらに好ましくは１×１０１５Ω・ｃｍ以下）のものを使用することができる。例えば金属材料であればAl、Mo、Crなどを用いることができ、有機材料であればMoS2 、WSi2、TiNなどを用いることができる。なお、遮光膜１９ｃの比抵抗が１Ω・ｃｍ以上のものを使用するとより好ましい。
【００５５】
また、遮光膜１９ｃの部材として金属材料など導電性の部材を使用したときには、遮光膜１９ｃとサブエレメント１９ｂとの直接接触を避けるため両者の間に絶縁物を配する。本実施形態の放射線画像検出器１０は、この絶縁物として、読取光側電極層１６と支持体２０との間にSiO2などからなる絶縁層１９ｄを設けている。この絶縁層１９ｄの厚さは、０．０１〜１０μｍ程度、より好ましくは０．１μ〜１μｍ程度、最も好ましくは０．５μｍ程度がよい。
【００５６】
遮光膜１９ｃを形成するときには、読取光のエレメント１９ａへの照射強度をＵｂ、サブエレメント１９ｂへの照射強度をＵｃとしたとき、Ｕｂ／Ｕｃ≧５を満足するような厚さにすることが望ましい。なお右辺は、好ましくは８、さらには１２とすると一層好ましい。
【００５７】
また、エレメント１９ａとサブエレメント１９ｂとの間隙をＷｂｃとしたとき、遮光膜１９ｃの幅ＷｄがＷｃ≦Ｗｄ≦（Ｗｃ＋２×Ｗｂｃ）を満足するようにするようにすることが望ましい。この条件式は、遮光膜１９ｃが少なくともサブエレメント１９ｂを完全にカバーし、且つ読取光の透過部分として少なくともエレメント１９ａの幅Ｗｂ分だけ確保し、エレメント１９ａに対応する部分には遮光膜１９ｃが掛からないようにすることを示している。ただし、サブエレメント１９ｂの幅Ｗｃ分だけでは遮光が不十分であり、また読取光の透過部分がエレメント１９ａの幅Ｗｂ分だけではエレメント１９ａに到達する読取光が不十分になる虞れがあるので、（Ｗｃ＋Ｗｂｃ／２）≦Ｗｄ≦（Ｗｃ＋Ｗｂｃ）を満足するようにする方が好ましい。
【００５８】
次に、本発明の放射線画像検出器の第２の実施形態について説明する。
【００５９】
上記第１の実施形態の説明では、いわゆる光読取り型の放射線画像検出器について説明したが、本発明の放射線画像検出器の第２の実施形態は、ＴＦＴなど用いた光電流直接変換型の放射線画像検出器であり、この放射線画像検出器の電荷収集電極の形状にも本発明を適用することができる。
【００６０】
本発明の第２の実施形態の放射線画像検出器３０は、図３に示すように、例えば、Ｓｅからなり、電磁波導電性を示す光導電層３４を備え、この上層に単一のバイアス電極３１が、下層に複数の電荷収集電極３７ａが形成されている。各電荷収集電極３７ａは、それぞれ電荷蓄積容量３７ｃ及びスイッチ素子３７ｂに接続されている。また、光導電層３４とバイアス電極３１との間には正孔注入阻止層３２が設けられている。また、光導電層３４と電荷収集電極３７ａとの間には電子注入阻止層３６が設けられている。また、正孔注入阻止層３２と光導電層３４との間と、電子注入阻止層３６と光導電層３４との間とには、それぞれ結晶化防止層３３，３５が設けられている。なお、電荷収集電極３７ａとスイッチ素子３７ｂと電荷蓄積容量３７ｃとから電荷検出層３７が形成され、ガラス基板３８と電荷検出層３７とから後述するアクティブマトリックス基板１が構成されている。
【００６１】
図４に、第２の実施形態の放射線画像検出器３０の１画素単位の構造を示す断面図、図５にその平面図を示す。図４、図５に示す１画素のサイズは、０．１ ｍｍ×０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度であり、放射線画像検出器全体としてはこの画素がマトリクス状に５００×５００〜３０００×３０００画素程度配列されている。
【００６２】
図４に示すように、アクティブマトリックス基板１は、ガラス基板３８、ゲート電極４１、電荷蓄積容量電極（以下、Ｃｓ電極と称する）４８、ゲート絶縁膜４３、ドレイン電極４２、チャネル層４５、コンタクト電極４６、ソース電極４０、絶縁保護膜４７、層間絶縁膜５０、電荷収集電極３７ａとを有している。また、ゲート電極４１やゲート絶縁膜４３、ソース電極４０、ドレイン電極４２、チャネル層４５、コンタクト電極４６等により薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）からなるスイッチ素子３７ｂが構成されており、Ｃｓ電極４８やゲート絶縁膜４３、ドレイン電極４２等により電荷蓄積容量３７ｃが構成されている。
【００６３】
ガラス基板３８は支持基板であり、ガラス基板３８としては、例えば、無アルカリガラス基板（例えば、コーニング社製＃１７３７等）を用いることができる。ゲート電極４１及びソース電極４０は、図５に示すように、格子状に配列された電極配線であり、その交点には薄膜トランジスタ（ 以下ＴＦＴと称する）からなるスイッチ素子３７ｂが形成されている。スイッチ素子３７ｂのソース・ドレインは、各々ソース電極４０とドレイン電極４２とに接続されている。ソース電極４０は、信号線としての直線部分と、スイッチ素子３７ｂを構成するための延長部分とを備えており、ドレイン電極４２は、スイッチ素子３７ｂと電荷蓄積容量３７ｃとをつなぐように設けられている。
【００６４】
ゲート絶縁膜４３はSiNXやSiOX等からなっている。ゲート絶縁膜４３は、ゲート電極４１及びＣｓ電極４８を覆うように設けられており、ゲート電極４１上に位置する部位がスイッチ素子３７ｂにおけるゲート絶縁膜として作用し、Ｃｓ電極４８上に位置する部位は電荷蓄積容量３７ｃにおける誘電体層として作用する。つまり、電荷蓄積容量３７ｃは、ゲート電極４１と同一層に形成されたＣｓ電極４８とドレイン電極４２との重畳領域によって形成されている。なお、ゲート絶縁膜４３としては、SiNXやSiOXに限らず、ゲート電極４１及びＣｓ電極４８を陽極酸化した陽極酸化膜を併用することもできる。
【００６５】
また、チャネル層（ｉ層）４５はスイッチ素子３７ｂのチャネル部であり、ソース電極４０とドレイン電極４２とを結ぶ電流の通路である。コンタクト電極（ｎ＋層）４６はソース電極４０とドレイン電極４２とのコンタクトを図る。
【００６６】
絶縁保護膜４７は、ソース電極４０及びドレイン電極４２上、つまり、ガラス基板３８上に、ほぼ全面（ほぼ全領域）にわたって形成されている。これにより、ドレイン電極４２とソース電極４０とを保護すると共に、電気的な絶縁分離を図っている。また、絶縁保護膜４７は、その所定位置、つまり、ドレイン電極４２においてＣｓ電極４８と対向している部分上に位置する部位に、コンタクトホール５１を有している。
【００６７】
電荷収集電極３７ａは、非晶質透明導電酸化膜からなっている。電荷収集電極３７ａは、コンタクトホール５１を埋めるようにして形成されており、ソース電極４０上及びドレイン電極４２上に積層されている。電荷収集電極３７ａと光導電層３４とは電気的に導通しており、光導電層３４で発生した電荷を電荷収集電極３７ａで収集できるようになっている。
【００６８】
層間絶縁膜５０は、感光性を有するアクリル樹脂からなり、スイッチ素子３７ｂの電気的な絶縁分離を図っている。層間絶縁膜５０には、コンタクトホール５１が貫通しており、電荷収集電極３７ａはドレイン電極４２に接続されている。
【００６９】
コンタクトホール５１は、図４に示すように逆テーパ形状で形成されている。
【００７０】
バイアス電極３１とＣｓ電極４８との間には、図示しない高圧電源が接続されている。この高圧電源により、バイアス電極３１とＣｓ電極４８との間に電圧が印加される。これにより、電荷蓄積容量３７ｃを介してバイアス電極３１と電荷収集電極３７ａとの間に電界を発生させることができる。このとき、光導電層３４と電荷蓄積容量３７ｃとは、電気的に直列に接続された構造になっているので、バイアス電極３１にバイアス電圧を印加しておくと、光導電層３４内で電荷（電子−正孔対）が発生する。光導電層３４で発生した電子は＋電極側に、正孔は−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量３７ｃに電荷が蓄積される。
【００７１】
放射線画像検出器全体としては、電荷収集電極３７ａは１次元または２次元に複数配列されると共に、電荷収集電極３７ａに個別に接続された電荷蓄積容量３７ｃと、電荷蓄積容量３７ｃに個別に接続されたスイッチ素子３７ｂとを複数備えている。これにより、１次元または２次元の電磁波情報を一旦電荷蓄積容量３７ｃに蓄積し、スイッチ素子３７ｂを順次走査していくことで、１次元または２次元の電荷情報を簡単に読み出すことができる。
【００７２】
以下に、放射線画像検出器の製造工程の一例について説明する。
【００７３】
まず、ガラス基板３８上に、TaやAl等の金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３００ｎｍに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより、ゲート電極４１及びＣｓ電極４８を形成する。そして、このゲート電極４１及びＣｓ電極４８を覆うようにして、ガラス基板３８の略全面にSiNXや、SiOX等からなるゲート絶縁膜４３をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により厚さ約３５０ｎｍに成膜する。なお、ゲート絶縁膜４３としては、SiNXやSiOXに限らず、ゲート電極４１及びＣｓ電極４８を陽極酸化した陽極酸化膜を併用することもできる。また、ゲート絶縁膜４３を介して、ゲート電極４１の上方にチャネル層４５が配されるように、ＣＶＤ法により、アモルファスシリコン（以下、a-Siと称する）を、厚さ約１００ｎｍに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより、チャネル層４５を形成する。チャネル層４５の上層にコンタクト電極４６が配されるように、ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉを厚さ約４０ｎｍに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより、コンタクト電極４６を形成する。
【００７４】
さらに、コンタクト電極４６上に、TaやAl等の金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３００ｎｍに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより、ソース電極４０及びドレイン電極４２を形成する。このようにしてスイッチ素子３７ｂ及び電荷蓄積容量３７ｃ等を形成したガラス基板３８の略全面を覆うようにSiNX をＣＶＤ法で厚さ約３００ｎｍに成膜することにより、絶縁保護膜４７を形成する。その後、コンタクトホール５１となるドレイン電極４２上の所定の部分に形成されたSiNX膜を除去しておく。上記絶縁保護膜４７上の略全面を覆うように、感光性を有するアクリル樹脂等を厚さ約３μｍに成膜し、層間絶縁膜５０を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術によるパターニングを行い、絶縁保護膜４７におけるコンタクトホール５１となる部分と位置合わせをしてコンタクトホール５１を形成する。
【００７５】
層間絶縁膜５０上に、ITO（Indium-Tin-Oxide）等の非晶質透明導電酸化膜をスパッタ蒸着法にて厚さ約２００ｎｍに成膜し、所望の形状にパターニングして電荷収集電極３７ａを形成する。この時、絶縁保護膜４７及び層間絶縁膜５０に設けたコンタクトホール５１を介して、電荷収集電極３７ａとドレイン電極４２とを電気的に導通させる（短絡させる）。なお、本実施の形態では上述したように、アクティブマトリックス基板１として電荷収集電極３７ａがスイッチ素子３７ｂの上方にオーバーラップする、いわゆる屋根型構造（マッシュルーム電極構造）を採用しているが、非屋根型構造を採用してもかまわない。また、スイッチ素子３７ｂとしてａ−Ｓｉを用いたＴＦＴを用いたが、これに限らず、p-Si（ポリシリコン）を用いてもよい。電荷収集電極３７ａは、図３および図４に示すように、リソグラフィーにより順テーパ形状とする。
【００７６】
電荷収集電極３７ａのテーパ角としては２０°以上８０°以下が好ましく、より好ましくは３０°以上７０°以下である。
【００７７】
上記のように形成されたアクティブマトリックス基板１の画素配列領域をすべて覆うように、電子注入阻止層３６（１０〜１００ｎｍ程度、より好ましくは２０〜１００ｎｍ程度）を形成し、結晶化防止層３５（１０〜１００ｎｍ程度）を形成後、a-Se（アモルファスセレン）からなり電磁波導電性を有する光導電層３４を真空蒸着法により膜厚が約０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ になるように成膜する。引き続き、結晶化防止層３３（１０〜１００ｎｍ程度）を形成し、正孔注入阻止層３２（３０〜１００ｎｍ程度）を形成後、最後に、光導電層３４の略全面にAu、Alなどからなるバイアス電極３１を真空蒸着法により約２００ｎｍの厚さで形成する。
【００７８】
結晶化防止層３３，３５としてはa-As2Se3や、Se−Aｓ系化合物等を用いることが可能である。正孔注入阻止層３２としては、酸化物系や硫化物系化合物（ZnS)などが可能であるが、低温で形成できるZnSが好ましい。但し、As2Se3の場合は、正孔注入阻止層として機能するので、正孔注入阻止層を形成しなくても良い。電子注入阻止層３６としては、Sb2S3などを用いることができる。
【００７９】
次に、上記構造の放射線画像検出器３０の動作原理について説明する。バイアス電極３１とＣｓ電極４８との間に電圧を印加した状態で、光導電層３４にＸ線が照射されると、光導電層３４内に電荷（電子−正孔対）が発生する。そして、光導電層３４と電荷蓄積容量３７ｃとは電気的に直列に接続された構造となっているので、光導電層３４内に発生した電子は＋電極側に、正孔は−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量３７ｃに電荷が蓄積される。
【００８０】
電荷蓄積容量３７ｃに蓄積された電荷は、ゲート電極４１への入力信号によってスイッチ素子３７ｂをオン状態にすることによりソース電極４０を介して外部に取り出すことが可能となる。そして、ゲート電極４１とソース電極４０とからなる電極配線、スイッチ素子３７ｂ及び電荷蓄積容量３７ｃは、すべてマトリクス状に設けられているため、ゲート電極４１に入力する信号を順次走査し、ソース電極４０からの信号をソース電極４０毎に検知することにより、二次元的にＸ線の画像情報を得ることが可能となる。
【００８１】
続いて、電荷収集電極３７ａについて詳細に説明する。本発明で用いる電荷収集電極３７ａは、非晶質透明導電酸化膜によって構成されている。非晶質透明導電酸化膜材料としては、インジウムと錫との酸化物（ITO）や、インジウムと亜鉛との酸化物（IZO：Indium-Zinc-Oxide）、インジウムとゲルマニウムとの酸化物（IGO：Indium-Germanium-Oxide）等を基本組成とするものを使用することができる。
【００８２】
また、電荷収集電極としては、各種の金属膜や導電酸化膜が使用されているが、下記の理由により、ITO（Indium-Tin-Oxide）等の透明導電酸化膜が用いられることが多い。
【００８３】
（１）放射線画像検出器において入射Ｘ線量が多い場合、不要な電荷が半導体膜中（あるいは半導体膜と隣接する層との界面付近）に捕獲されることがある。このような残留電荷は、長時間メモリーされたり、時間をかけつつ移動したりするので、以降の画像検出時にＸ線検出特性が劣化したり、残像（虚像）が現れたりして問題になる。そこで、特開平９−９１５３号公報（対応米国特許第５５６３４２１号）には、光導電層に残留電荷が発生した場合に、光導電層の外側から光を照射することで、残留電荷を励起させて取り除く方法が開示されている。この場合、光導電層の下側（電荷収集電極側）から効率よく光を照するためには、電荷収集電極が照射光に対して透明である必要がある。
【００８４】
（２）電荷収集電極の面積充填率（フィルファクター）を大きくするためや、また、スイッチ素子をシールドする目的で、スイッチ素子を覆うように電荷収集電極を形成することが望まれるが、電荷収集電極が不透明であると、電荷収集電極の形成後にスイッチ素子を観察することができない。例えば、電荷収集電極を形成後、スイッチ素子の特性検査を行う場合、スイッチ素子が不透明な電荷収集電極で覆われていると、スイッチ素子の特性不良が見つかった際、その原因を解明するために光学顕微鏡等で観察することができない。従って、電荷収集電極の形成後もスイッチ素子を容易に観察することができるように、電荷収集電極は透明であることが望ましい。
【００８５】
電磁波導電性を有する光導電層３４としては、Se、CdTe、CdZnTe、PbI2、HgI2、SiGe、Si等が使用されるが、上記文献においては、暗抵抗が高く、Ｘ 線照射に対して良好な電磁波導電性を示し、真空蒸着法により低温で大面積成膜が可能な非晶質（アモルファス）材料が好まれ、アモルファスSe（a-Se）膜が広く用いられている。
【００８６】
アクティブマトリクス基板１の極性を反転し、負バイアスで電子を収集する電極構造としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の放射線画像検出器の第１の実施形態の概略構成図
【図２】正孔注入阻止層の構成の一例を示す図
【図３】本発明の放射線画像検出器の第２の実施形態の概略構成図
【図４】第２の実施形態の放射線画像検出器の１画素単位の構造を示す断面図
【図５】第２の実施形態の放射線画像検出器の１画素単位の構造を示す平面図
【符号の説明】
【００８８】
１０，３０  放射線画像検出器
１１  第１の電極層
１２  電子注入阻止層
１３，１７  結晶化防止層
１４  記録用光導電層
１５  蓄電部
１６  読取用光導電層
１８  正孔注入阻止層
１９  第２の電極層
１９ａ  エレメント（線状電極）
１９ｂ  サブエレメント（線状電極）
１９ｃ  遮光膜
２０  支持体
３１  バイアス電極（電極層）
３２  正孔注入阻止層
３３，３５  結晶化防止層
３４  光導電層
３６  電子注入阻止層
３７ａ  電荷収集電極
３７ｂ  スイッチ素子
３７ｃ  電荷蓄積容量
５１    コンタクトホール
【図１】
2007324470.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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